Operação paralela de transformadores monofásicos e trifásicos

Necessidades e condições para conexão paralela de transformadores

Em uma rede de sistema de energia, os transformadores são usados ​​para aumentar e diminuir os níveis de tensão. A classificação de um transformador é selecionada de acordo com a demanda de carga. Mas a demanda de carga aumenta dia a dia. Assim, para atender a demanda de carga extra, precisamos trocar o transformador existente por um transformador de maior capacidade ou podemos adicionar um transformador extra conectado ao transformador existente.

• Post relacionado: Operação paralela de geradores DC

A forma econômica de atender a demanda de carga é conectar um segundo transformador em paralelo com o transformador existente.

Necessidade de operação paralela de transformadores

A operação paralela do transformador é necessária devido aos seguintes motivos.

• Para fornecer uma carga de mais classificações ao transformador existente, precisamos conectar o segundo transformador em paralelo com o transformador existente.
• No momento da manutenção, um segundo transformador é utilizado para manter a continuidade do fornecimento ao consumidor. Aumenta a confiabilidade de um sistema.
• Quando um transformador está em condição de falha ou não funciona por qualquer motivo, o segundo transformador é usado para fornecer e evitar a intrusão de energia.

Condições para operação paralela de transformadores

Para garantir a operação paralela bem-sucedida dos transformadores, as seguintes condições devem ser satisfeitas.

• O enrolamento primário de ambos os transformadores é projetado adequadamente para a tensão e frequência do sistema de alimentação.
• Ambos os transformadores estão conectados com a mesma polaridade. Se as polaridades não corresponderem, há uma chance de curto-circuito. Portanto, ao conectar os dois transformadores em paralelo, a polaridade de ambos os transformadores deve corresponder.
• A relação de espiras (relação de transformação) de ambos os transformadores deve ser idêntica. Isso significa que a classificação de tensão dos enrolamentos primário e secundário deve ser idêntica. Se a relação de espiras não for a mesma, é possível a operação paralela dos transformadores. Mas alguma quantidade de corrente circulante fluirá em condições sem carga. E isso criará condições de carregamento desiguais.
• Para evitar a circulação de corrente, a relação X/R deve ser a mesma. Isso significa que o triângulo de impedância deve ser idêntico para ambos os transformadores. Se a relação X/R não for a mesma, ambos os transformadores operarão com fatores de potência diferentes.
• Quando ambos os transformadores têm diferentes classificações de KVA, a impedância equivalente é inversamente proporcional à classificação de kVA individual (a corrente circulante é ignorada).

Operação paralela do transformador monofásico

Dois transformadores monofásicos podem ser conectados em paralelo conforme mostrado na figura abaixo.

Como mostrado na figura, o enrolamento primário de ambos os transformadores é conectado ao barramento de alimentação e o enrolamento secundário de ambos os transformadores é conectado ao barramento de carga. Desta forma, podemos conectar dois ou mais de dois transformadores em paralelo e exceder as classificações dos transformadores.

Ao conectar transformadores em paralelo, as polaridades do transformador devem ser combinadas. Caso contrário, causará um curto-circuito e poderá danificar o transformador.

Condição ideal

Em uma condição ideal, consideramos que ambos os transformadores têm a mesma relação de tensão e mesma relação de espiras. Assim, o triângulo de impedância de ambos os transformadores é idêntico em forma e tamanho. O diagrama fasorial desta condição é mostrado na figura abaixo.

Onde,

• E =tensão secundária sem carga de cada transformador
• V₂ =Tensão do terminal secundário (carga)
• V₁ =Tensão do terminal primário (de alimentação)
• Eu_A =Corrente fornecida pelo transformador-1
• I_B =Corrente fornecida pelo transformador-2
• I =Total atual

Como mostrado no diagrama fasorial, a corrente de carga total (I) está atrás de V₂ por um ângulo de ф. E atual I_A e eu_B de um transformador individual estão em fase com a corrente total (I).

E corrente individual (I_A e eu_B ) para cada transformador é;

Da mesma forma, atual I_B é derivado como;

Relação de tensão igual

Vamos supor que os transformadores tenham a mesma relação de tensão. Portanto, a tensão sem carga de ambos os transformadores é igual (E_A =E_B =E). Nesta condição, nenhuma corrente fluirá entre dois transformadores. O circuito equivalente desta condição é mostrado na figura abaixo.

Onde,

• E_A , E_B =Tensão sem carga
• Z_A , Z_B =Impedâncias
• Eu_A , I_B =Corrente secundária do respectivo transformador
• V₂ =Tensão terminal
• I =Total atual

Aqui, a impedância de ambos os transformadores é conectada em paralelo. Portanto, impedância total Z_AB é;

O diagrama vetorial dessa condição é mostrado na figura abaixo.

Aqui, atual I_A e eu_B não estão em fase. Portanto, a corrente total fornecida à carga é uma soma fasorial de I_A e eu_B . E a corrente total (I) é mostrada no diagrama vetorial. Aqui, consideramos que a tensão em vazio de cada transformador é a mesma e está em fase no diagrama vetorial.

Da mesma forma,

Vamos supor Q_A e Q_B são a potência consumida por cada transformador, respectivamente.

P_A =V₂ Eu_A e     Q_B =V₂ Eu_B

A potência total consumida por ambos os transformadores é Q;

Q =V₂ Eu

Agora,

Da mesma forma,

Portanto, Q_A e Q_B são obtidos em magnitude e em fase a partir das equações vetoriais acima.

Relação de tensão desigual

Se a relação de transformação não for a mesma para ambos os transformadores, a tensão secundária sem carga não é a mesma. Nesta condição, uma certa quantidade de corrente fluirá entre os transformadores em condições sem carga. Esta corrente é conhecida como corrente circulante IC.

O diagrama vetorial dessa condição é mostrado na figura abaixo.

O EMF sem carga de ambos os transformadores não é o mesmo nesta condição. Por isso,

E_A =Eu_A Z_A + I Z_L

E_B =I_B Z_B + I Z_L

Onde,

Z_L =impedância de carga

I =I_A + I_B e     V₂ =I Z_L

Então,

E_A =Eu_A Z_A + (Eu_A + I_B ) Z_L

E_B =I_B Z_B + (Eu_A + I_B ) Z_L

Subtraia as equações acima;

E_A – E_B =Eu_A Z_A – Eu_B Z_B

(E_A – E_B ) + I_B Z_B =Eu_A Z_A

Coloque o valor de I_A na equação de E_B;

Da mesma forma,

Agora, coloque o valor da corrente total (I) na equação da tensão terminal V₂;

As impedâncias do transformador (Z_A e Z_B ) são sempre menores que a impedância de carga Z_L . Então, para facilitar a equação, negligenciamos Z_A Z_B em comparação com Z_L (Z_A +Z_B ).

Operação paralela de transformadores trifásicos

Em um transformador trifásico também podemos conectar dois ou mais transformadores em paralelo para aumentar a capacidade de carga. As condições exigidas na operação em paralelo de um transformador trifásico são as mesmas de um transformador monofásico. Além disso, há alguma condição que deve ser seguida.

• A sequência de fase de ambos os transformadores é a mesma e é verificada pelo indicador de sequência de fase.
• O deslocamento de fase entre o enrolamento primário e o enrolamento secundário deve ser o mesmo.
• Todos os três transformadores usados ​​no banco de transformadores devem ser do mesmo tipo de transformador (Core ou shell).
• Ao calcular a relação de tensão, considere as tensões da linha. E mantenha a mesma relação de tensão.

O Deve haver uma relação de tensão entre a tensão do terminal primário e secundário. Mostra que esta relação de tensão não é igual à relação do número de voltas por fase. Por exemplo, se V₁ e V₂ são a tensão do terminal primário e secundário respectivamente, então a relação de espiras para a conexão Estrela/Delta (Y-Δ) seria:

O diagrama do circuito da operação em paralelo de um transformador trifásico é mostrado na figura abaixo.

Os enrolamentos primário e secundário de ambos os transformadores (T1 e T2) são conectados conforme mostrado na figura acima. Aqui, os terminais b e c do enrolamento secundário são mantidos flexíveis e conectados com um voltímetro para fins de teste. Se ambos os voltímetros mostrarem leitura zero, as polaridades estão corretas. Se o voltímetro mostrar duas voltagens de fase, as polaridades estão erradas.

Postagens relacionadas:

• Fase do transformador:a notação de pontos e a convenção de pontos
• Sistema de proteção contra incêndio de transformadores - causas, tipos e requisitos
• Transformadores de corrente (CT) - Tipos, características e aplicações
• Autotransformador – seus tipos, operação, vantagens e aplicações
• O que é Transformador de Potencial (PT)? Tipos e funcionamento de transformadores de tensão
• Proteção e falhas do transformador de potência
• Desempenho do transformador e parâmetros elétricos
• Materiais de isolamento de transformadores em T/F imersos em óleo e secos
• Aplicação do Transformer
• Perdas do Transformador – Tipos de Perdas de Energia em um Transformador
• Equação EMF de um Transformador
• Conexões Delta Abertas de Transformadores
• Fórmulas e equações do transformador
• Símbolos de transformadores elétricos – Símbolos de transformadores de linha única